JPH0619340Y2 - 超音波リニアモータのレールへの支持構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は交流又は直流パルス電源により駆動される振動
子と、この振動子にスペーサを介して連結された一対の
弾性体で成る移動子とによって構成された超音波リニア
モータをレール上を走行可能に支持した構造に関するも
のである。

従来の技術 従来から超音波振動子を用いた各種モータ例が提案され
ているが、その一例として特開昭６０−１４８３８４号
公報には、振動子により振動を加えられる振動片及び該
振動子と面接触する接触体とから成る構成における前記
振動子が、前記接触体と振動子との接触面の法線方向に
振動を加える振動子と、前記法線方向に対して一定の角
度をなす方向に振動を加える別の振動子とから成る振動
波モータの構成例が開示されている。このような構成に
よれば、異なる２方向の振動の合成によって振動片に楕
円運動を発生させて、走行面と振動片の相対移動を行わ
せることが出来る。

更に先願である特願昭６２−１４１０１７号の明細書に
は、第１４図に示した如く、共振周波数の異なる一対の
駆動足１ａ，２ａと伝達足１ｂ，２ｂ及び接続部３から
成る断面略Ｈ形をした弾性体の前記伝達足１ｂ，２ｂ間
に、スペーサ４，４を介して圧電振動子又は電歪振動子
５を挟着した移動子１の構成例が開示されている。更に
上記明細書には前記移動子１の変形例として、第１５図
に示した如く、駆動足１ａ，２ａの一端部に接続部３を
設けて、該駆動足１ａ，２ａ間にスペーサ４，４を介し
て圧電振動子又は電歪振動子５を挟着した構成例も開示
されている。このような構成によれば、振動子５に所定
の周波電圧を印加することによって、該振動子５が周波
数に応じた伸縮動作を行い、共振周波数の異なる前記駆
動足１ａ，２ａに位相の異なる振動変位を発生させて、
走行面６と移動子１を構成する弾性体間の摩擦力によっ
て、該移動子１を走行させることが出来る。

考案が解決しようとする問題点 しかしながらこのような従来の超音波リニアモータ、特
に特開昭６０−１４８３８４号公報に記載された構成例
にあっては、異なる方向に振動を与える２個の振動子を
設け、且つ夫々の振動子に位相の異なる電圧を印加しな
ければならないため、原価が高騰してしまうという難点
がある外、駆動のための回路構成が複雑となり、製作に
要する工程が煩瑣であるという問題点がある。更に構造
上、モータ自体をレール上に走行可能に支持することが
出来ないので、使途が限定されてしまうという難点を有
している。

一方先願である特願昭６２−１４１０１７号の明細書に
記載された構成例の場合、上記の従来例に比して構成が
簡易化されて製作が容易であるという利点があるが、矢
張構造上から走行面が水平であることが要求され、傾斜
面又は水平でないレール上を走行させることが出来ない
という問題点を有している。

一方上記に対処して、第１６図に示した如く前記駆動足
１ａ，２ａに孔部７，７を開口形成しておき、この孔部
７，７内をレール８が挿通するようにして、全体的に移
動子１をレール８に吊下した構造も考えられるが、この
ような手段によると移動子１が、自身の持つ自重のみに
よってレール８に押圧されているので、該レール８と移
動子１との圧接力が不足して振動子５の駆動力伝達が弱
く、特に傾斜のあるレール面に沿っての走行が不可能に
なってしまうという難点を有している。

そこで本考案はこのような従来の超音波リニアモータに
存する問題点を解消して、該超音波リニアモータをレー
ル上に走行自在に支持することが出来る構造の提供を目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 本考案は上記の目的を達成するために、弾性体で成る平
板状の接続部、及び該接続部の両端部から略垂直方向に
突設された弾性体で成る一対の駆動足とによって構成さ
れた移動子と、該移動子に固定されて前記両駆動足に振
動を与える圧電振動子とから成る超音波リニアモータを
レール上を走行可能に支持した構造における前記移動子
を囲繞するハウジングと、該ハウジングの上側部に一端
が支持されて前記移動子をレール側へ押圧する付勢力を
保持するスプリング手段と、一端が前記ハウジングの下
側部に支持されて前記移動子と反対側のレール面に当接
するベアリング部とを具備した超音波リニアモータのレ
ールへの支持構造にしてある。

作用 超音波リニアモータの移動子をレール上に載置すると、
該移動子を囲繞するハウジングの上側部に一端が支持さ
れたスプリング手段によって移動子がレールの上面に圧
接され、且つ前記ハウジングの下側部に支持されたベア
リング部が前記レールの下面に当接するので、上記移動
子及びベアリング部によってレールを上下から挟着した
状態となり、移動子が該レール上に安定した姿勢を保っ
て支持される。次に移動子内にある振動子に駆動電圧を
印加すると、該振動子が周波数に応じた伸縮動作をおこ
ない、共振周波数の異なる一対の駆動足に位相の異なる
振動変位を発生させて、この振動変位によって移動子が
レールに沿って走行を開始するが、この時スプリング手
段の付勢力によって移動子の前記駆動足がレール面に対
して常時圧接され、該駆動足とレール面との摩擦力に基
づく走行が安定して継続されるという作用がもたらされ
る。

実施例 以下図面を参照して本考案にかかる超音波リニアモータ
のレールへの支持構造の各種実施例を、前記従来の構成
と同一の構成部分に同一の符号を付して詳述する。

第１図、第２図は本考案の第１実施例を示しており、図
中１は移動子であって、３は該移動子１を構成するため
の弾性体で成る平板状の接続部であり、この接続部３の
両端部から垂直方向に一対の駆動足１ａ，２ａが突設さ
れている。５は圧電振動子又は電歪振動子（以下単に振
動子という）であって、スペーサ４ａ，４ｂを介して前
記駆動足１ａ，２ａ間に挟着固定されている。ここでス
ペーサ４ａ，４ｂと駆動足１ａ，２ａとは例えばエポキ
シ系の接着剤によって接着されている。

上記駆動足１ａ，２ａ及び接続部３は弾性材料、例えば
アルミニゥム、黄銅、ステンレス、鉄、ガラス材料、ジ
ュラルミン或はこれらを複合した材料等の振動を良好に
伝達し得る弾性材料から構成される。

又振動子５は積層型の圧電素子、又は電歪素子から構成
されており、上記以外にも単板の圧電、電歪振動子、又
は単板の圧電、電歪振動子と弾性振動体を組み合わせた
所謂ランジュバン振動子等を用いることが出来る。この
振動子５に駆動周波電圧を加えると、その周波電圧の周
波数に応じた周波数で伸縮する。そしてこの伸縮が共振
周波数の異なる駆動足１ａ，２ａに伝達されて、該駆動
足１ａ，２ａに駆動力を付与することが出来る。８は移
動子１が載置されるレールである。

一方９は移動子１を全体的に囲繞する断面略コ字状のハ
ウジングであり、このハウジング９の上壁９ａと移動子
１の接続部３間にスプリング１０，１０が介挿されてい
る。このスプリング１０，１０には、一端部が前記ハウ
ジング９の上壁９ａに支持されて、移動子１の駆動足１
ａ，２ａをレール８側へ押圧する付勢力が保持されてい
る。又ハウジング９の下側部にはシャフト１１、１１が
設けられており、該シャフト１１、１１にベアリング１
２，１２が回転自在に装備されている。このベアリング
１２，１２は移動子１と反対側のレール８の面に当接し
ており、従ってレール８は移動子１の駆動足１ａ，２ａ
と前記ベアリング１２，１２によって挟着された状態と
なっている。尚、１３は接続部３の両端部に当接するよ
うにハウジング９に取り付けられて、移動子１のハウジ
ング９に対するレール８の長手方向の位置を規制するた
めの位置規制部材である。

かかる構成を有する超音波リニアモータのレールへの支
持構造の作用を以下に説明する。

図示の状態から振動子５に特定の駆動周波数を持つ駆動
電圧を印加すると、駆動足１ａと駆動足２ａとは共振周
波数が異なっているので、両者の振動変位も異なり、駆
動足１ａ，２ａとレール８との摩擦力によって移動子１
はレール８上を右行又は左行する。この時スプリング１
０，１０は移動子１の上方から該移動子１の駆動足１
ａ，２ａをレール８に押圧するので、該駆動足１ａ，２
ａとレール８とは常時適度に圧接されており、駆動足１
ａ，２ａの前記振動変位がそのままレール８側に伝えら
れて、移動子１の走行がスムーズに進行する。又ハウジ
ング９の下側部に設けられたベアリング１２，１２がレ
ール８の下側から当接しているので、移動子１及びハウ
ジング９がレール８から脱落することが防止される。

前記駆動足１ａと駆動足２ａとの共振周波数の差は、前
記振動変位が交互に生じるように選択されている。上記
共振周波数自体は、各駆動足の長さの変更及び材質の変
更等によって任意の値とすることが出来て、所望の移動
特性を有するリニアモータを得ることができる。

第３図、第４図は本考案の第２実施例を示すものであっ
て、基本的な構成は前記第１実施例と同一であり、且つ
同一の符号を付して表示してある。本第２実施例の場
合、前記レール８の上面に溝部８ａを形成して、移動子
１の駆動足１ａ，２ａが該レール８から逸脱しないよう
な工夫が施されている。

第５図、第６図は本考案の第３実施例を示すものであっ
て、本実施例の場合、ハウジング９の内側にシャフト１
４，１４及び該シャフト１４，１４にフラット型のベア
リング１５，１５を回転自在に装備してあり、このフラ
ット型のベアリング１５，１５がレール８の側面に当接
するようにしてある。このような構成によれば、ハウジ
ング９とレール８との接触がより円滑化されて、移動子
１の走行がより一層スムーズに進行する。。

第７図、第８図は本考案の第４実施例を示すものであ
り、本実施例の場合、ハウジング９を構成する上壁９ａ
に移動子１の接着部３を当接するとともに、ハウジング
９を構成する側板９ｂ，９ｃに跨がり、且つレール８に
近接した部位に、複数個の磁石１６，１７，１８が接着
固定されている。このような構成によれば、磁性材料で
成るレール８と前記磁石１６，１７，１８の吸引力によ
って前記ハウジング９がレール８側に押圧されるので、
該ハウジング９の上壁９ａによって移動子１の駆動足１
ａ，２ａがレール８に常時適度に圧接されており、駆動
足１ａ，２ａの前記振動変位がレール８側に伝えられ
て、移動子１の走行がスムーズに進行する。

第９図、第１０図は本考案の第５実施例を示しており、
本例の場合、ハウジング９の上壁９ａの下面に磁石１９
を接着固定しておく一方、移動子１の接続部３の上面で
且つ前記磁石１９と対向する部位に、該磁石１９と同一
の極性を持つ磁石２０を接着固定してある。このような
構成によれば、磁石１９と磁石２０とが相互に反発する
ので、この反発力によって移動子１の駆動足１ａ，２ａ
がレール８側に常時圧接されて駆動足１ａ，２ａの振動
変位がレール８側に伝えられ、移動子１がレール８上を
スムーズに走行することが出来る。第１０図は上記の構
成に加えて前記第１実施例と同様にハウジング９の下側
部にシャフト１１、１１を設けて、該シャフト１１、１
１にベアリング１２，１２を回転自在に装備してある。
このベアリング１２，１２は移動子１と反対側のレール
８の面に当接しており、従ってレール８は移動子１の駆
動足１ａ，２ａと前記ベアリング１２，１２によって挟
着された構成となっている。従って移動子１の走行時に
該移動子１がレール８から逸脱することがない支持構造
が得られる。

第１１図、第１２図、第１３図は本考案の第６実施例を
示しており、本例の場合、接続部３の上面に振動子５を
直接接着固定して移動子１を構成するとともに、該移動
子１の駆動足１ａ，２ａの中途部に孔部２１，２２を開
口してこの孔部２１，２２にレール８を挿通する一方、
前記駆動足１ａ，２ａの下側部に板ばね２３及び該板ば
ね２３に支持されたシャフト２４と、このシャフト２４
に回転自在に挿通されたベアリング２５とを具備してお
り、このベアリング２５をレール８の下面に当接させた
構成となっている。このような構成とすることによっ
て、板ばね２３の上方への付勢力によって移動子１の前
記駆動足１ａ，２ａが孔部２１，２２にてレール８に圧
接されるので、前記した作動原理に基づいて移動子１が
レール８上をスムーズに走行することが出来る。尚、第
１３図の例にあっては、前記板ばね２３に代えて１本の
ダイヤフラム２６を使用しており、該ダイヤフラム２６
の操作が簡易に行えることを利用して、移動子１のレー
ル８への着脱性を高めた構造が得られる。

又第１実施例乃至第５実施例に示される支持構造を接続
部３の上面に振動子５を直接接着固定して成る移動子１
にも適用できることは勿論である。

考案の効果 以上詳細に説明した如く、本考案にかかる超音波リニア
モータは、弾性体で成る平板状の接続部、及び該接続部
の両端部から略垂直方向に突設された弾性体で成る一対
の駆動足とによって構成された移動子と、該移動子に固
定されて前記両駆動足に振動を与える圧電振動子又は電
歪振動子とから成る超音波リニアモータをレール上を走
行可能に支持した構造において、前記移動子を囲繞する
ハウジングと、該ハウジングの上側部に一端が支持され
て前記移動子をレール側へ押圧する付勢力を保持するス
プリング手段と、一端が前記ハウジングの下側部に支持
されて前記移動子と反対側のレール面に当接するベアリ
ング部とから成る構造にしたので、以下に記す作用効果
がもたらされる。即ち超音波リニアモータの移動子をレ
ール上に載置すると、該移動子を囲繞するハウジングの
上側部に一端が支持されたスプリング手段によって移動
子がレールの上面に圧接され、且つ前記ハウジングの下
側部に支持されたベアリング部が前記レールの下面に当
接するので、上記移動子及びベアリング部によってレー
ルを上下から挟着した状態となり、移動子が該レール上
に安定した姿勢を保って支持される。従って移動子がレ
ールに対して常時適度な押圧力で圧接されており、振動
子に所定の周波電圧を印加することによって該振動子が
周波数に応じた伸縮動作をおこない、共振周波数の異な
る一対の駆動足に位相の異なる振動変位を発生させて、
この振動変位によって移動子がレールに沿って走行を開
始する際に前記スプリング手段の付勢力によって移動子
の前記駆動足がレール面に対して常時圧接され、該駆動
足とレール面との摩擦力に基づく走行を安定して継続す
ることが可能となる。又本考案にあっては、レールが平
面状であることを要求されず、傾斜もしくは曲折したレ
ールの状態下にあっても移動子の走行が可能であるか
ら、汎用性を広げることが出来るという大きな効果をも
たらすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる超音波リニアモータのレールへ
の支持構造の第１実施例を示す要部断面図、第２図は第
１図のII−II線に沿う断面図、第３図は本考案の第２実
施例を示す要部断面図、第４図は第３図のIV−IV線に沿
う断面図、第５図は本考案の第３実施例を示す要部断面
図、第６図は第５図のVI−VI線に沿う断面図、第７図は
本考案の第４実施例を示す要部断面図、第８図は第７図
のVIII−VIII線に沿う断面図、第９図、第１０図は本考
案の第５実施例を示す要部断面図、第１１図、第１２
図、第１３図は本考案の第６実施例を示す要部断面図、
第１４図、第１５図は従来の超音波リニアモータの一例
を示す側面図、第１６図は従来のリニアモータのレール
への支持構造例を示す部分的側面図である。 １……移動子、１ａ，２ａ……駆動足、 ３……接続部、４ａ，４ｂ……スペーサ、 ５……振動子、６……走行面、８……レール、 ９……ハウジング、９ａ……上壁、 ９ｂ，９ｃ……側板、１０……スプリング、 １１，１４，２４……シャフト、 １２，１５，２５……ベアリング、 １６，１７，１８，１９，２０……磁石、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 吉岡 茂樹 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)考案者 井上 直彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−135279（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−107669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−277477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−10975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−1481（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性体で成る平板状の接続部、及び該接続
   部の両端部から略垂直方向に突設された弾性体で成る一
   対の駆動足とによって構成された移動子と、該移動子に
   固定されて前記両駆動足に振動を与える圧電振動子又は
   電歪振動子とから成る超音波リニアモータをレール上を
   走行可能に支持した構造において、 前記移動子を囲繞するハウジングと、該ハウジングの上
   側部に一端が支持されて前記移動子をレール側へ押圧す
   る付勢力を保持するスプリング手段と、一端が前記ハウ
   ジングの下側部に支持されて前記移動子と反対側のレー
   ル面に当接するベアリング部とを具備したことを特徴と
   する超音波リニアモータのレールへの支持構造。